پديد آورنده :
ايرجي، سارا
عنوان :
شبيه سازي سه يعدي اجزاي محدود و تحليل تجربي فرآيند ساخت افزودني FDM به منظور كنترل تنش پسماند و اعوجاج در قطعات ساخته شده
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، 83ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص.ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمد مشايخي، محسن بدرسماي
استاد مشاور :
احسان فروزمهر
توصيفگر ها :
روش هاي ساخت افزودني , ويسكوالاستيك , شبيه سازي اجزاي محدود
تاريخ نمايه سازي :
9/3/94
استاد داور :
مهدي كاروان، صالح اكبرزاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/10/02
چكيده فارسي :
چكيده روش ساخت افزودني FDM كه براساس اكستروژن سيمهاي پييمري با استفاده از حرار ت استوار است يكي از شناخته شدهترين و پركاربردترين روشهاي ساخت افزودني ميباشد كه از مادهي اوليه جامد استفاده ميكند اين روش به دليل داشتن قابييت براي ساخت قطعا ت پالستيكي حتي با هندسه پيچيده در مد ت زمان رضايت بخش رتبهي بينظيري را در بازارهاي دنيا به خود اختصاص داده است اما با توجه به انتقال جرم و گرما تغييرا ت فاز و بارگذاريهاي مكانيكي كه به صور ت همزمان وجود دارد و نيز با توجه به تكرار چرخههاي گرمگشتن و خنك شدن در طول اليهنشاني رشتههاي اكسترودشده در فرآيند FDM تنشهاي حرارتي ايجاد ميشودو قطعا ت ساخته شده به اين روش از هندسه طراحي شده درمدل CAD فاصيه ميگيرند بيشترين نقصها در قطعا ت شامل تغيير شكل به صور ت تاب برداشتن واعوجاج ميباشد كه به تجمع تنش پسماند در طول فرآيند نسبت داده ميشود در طول اين فرآيند پييمر ABS نيز فازهاي گوناگوني را تجربه ميكند جامد مذاب و دوباره جامدشدن در اين پژوهش توزيع دمايي اعوجاج و تنش پسماند در قطعا ت ساخته شده به روش FDM موردمطالعه قرار گرفتهاست همچنين رفتار ماده در طول فرآيند ارزيابي شده است از آن جا كه به عيت طبيعت ويسكواالستيك پييمرها تأثير دما و زمان بر خواص آنها در مقايسه با ساير مواد بسيار زياد است خواص ويسكواالستيك با استفاده از مدل سري پروني تعريف شده و توسط دادههاي به دستآمده از آزمايش كشش ضرايب سري پروني مدول االستيسيته مدول بالك و مدول برشي محاسبه گرديدهاست همچنين با به كارگيري روش اجزاي محدود از طريق تهيهي يك كد پارامتريك به زبان APDL در نرم افزار ANSYS بهشبيهسازي اين فرآيند توسط تابع تولد مرگ پرداخته شدهاست و توزيع دمايي اعوجاج و تنش پسماند در قطعا ت ساخته شده محاسبه گرديدهاست پس از آن كه توزيع دمايي استخراج شد نتايج آن به عنوان ورودي براي محاسبهي اعوجاج و تنش پسماند مورد استفاده قرار ميگيرد بيشترين تنش پسماند در سطح زيرين قطعه كه در تماس با صفحهي ساخت است مشاهده گرديد با ادامه يافتن اليه نشاني مقدار تنش پسماند در قطعه نيز بيشتر ميشود زيرا تعداد چرخههاي گرمايش خنك كاري و فاصيهي زماني بين چرخهها افزايش مييابد اعتبار سنجي توزيع دمايي و اعوجاج مدل شبيهسازيشده با نتايج حاصل از آزمايشا ت تجربي مقايسه شده و مطابقت خوبي مشاهده گرديد اين تطابق بيانگر آن است كه مدل انتخاب شده رفتار ماده را به درستي بيان مي كند بنابراين قابييت تعميم آن براي انواع پييمرهاي ترموپالستيك وجود دارد از آن جا كه اعوجاج قطعه ناشي از تجمع تنش پسماند ميباشد ميتوان از اين مدل براي پيشبيني تنش پسماند استفاده نمود كلمات كليدي روشهاي ساخت افزودني FDM ويسكواالستيك شبيهسازي اجزاي محدود تنش پسماند اعوجاج
چكيده انگليسي :
Three Dimensional Finite Element Simulation and Experimental Analysis of FDM Process in Order to Control Residual Stress and Distortion of Products Sara Iraji s iraji@me iut ac ir Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors Mohammad Mashayekhi mashayekhi@cc iut ac irMohsen Badrossamay mohsen badrossamay@cc iut ac irAbstractFused deposition modelling FDM is a layer manufacturing technology that has beenincreasingly popular in last years This increment can be explained due to their Ability in fieldof manufacturing in order to allow us to make any kind of geometry in a satisfactory time Thismethod is based on using heat extrusion of thermoplastics wire The FDM process involves heatand mass transfer rapid cooling repetitive heating and cooling coupled with mechanicalloading and phase changes and Parts are constructed by the sequential deposition of materiallayers When the deposition process involves temperature gradients thermal stresses willdevelop Thus parts made by FDM process deviate from the designed geometry Most severeform inaccuracies such as curl and warping are attributed to the residual stress accumulationsduring prototype fabrications During FDM process the Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS polymer experiencing multiple phases including solid melting and re solidification The effectof temperature and time of loading on material properties is high because of the viscoelasticnature of the polymer material In this thesis the temperature distribution residual stress andpart distortion in fused deposition modeling FDM processes is studied and the behavior ofthe material during the process is evaluated In the transition temperature region the behaviorof thermoplastic polymers are viscoelastic materials The viscoelastic parameters are obtainedfrom static tensile test The coefficient of bulk and shear modulus of ABS material are obtainedby non linear curve fitting in MATLAB software A finite element analysis model usingelement activations has been developed to simulate the mechanical and thermal phenomena inFDM and further used for temperature distribution residual stress and part distortionsimulations When the temperature distribution is calculated the result is shared as the load toanalysis the strain and stress distributions The maximum residual stress was observed at thebottom surface of the part which is in contact with the platform The magnitude of the residualstresses increases as expected when the process continues This resulted from the number ofheating cooling cycles and the time interval between the cycles The results obtained by finiteelement simulation are compared with the experimental reading of temperature and distortion There was good agreement between the model predictions and the experimentally observedvalues of temperature and distortion This correspondence shows that the model correctlydescribes the behavior of ABS materials and for a variety of thermoplastic polymers can begeneralize it Keywords Additive manufacturing FDM Viscoelastic Prony Serious Finite elementsimulation Residual stress Distortion
استاد راهنما :
محمد مشايخي، محسن بدرسماي
استاد مشاور :
احسان فروزمهر
استاد داور :
مهدي كاروان، صالح اكبرزاده
